JP2011133217A - Heat transfer pipe and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat transfer characteristics of a heat transfer pipe and to provide a method of manufacturing the heat transfer pipe. <P>SOLUTION: This invention relates to the heat transfer pipe including a pipe axis, a pipe wall, a pipe outer face and a pipe inner face. Inner fins continuously extending from the pipe wall and extending axially in parallel or circulating spirally are formed on the pipe inner face, and each inner fin includes two fin lateral faces and one fin tip. A continuously extending groove is formed between the adjacent inner fins. The fin tip includes at regular intervals recurring elevations having a substantially truncated pyramidal shape. In the solution, the fin lateral faces of the inner fin are raised in the radial direction along the contour line defined by a transitional edge from one fin lateral face to the fin tip since projections continued from the fin lateral face are formed in this region. In addition, this invention relates to the method of manufacturing the heat transfer pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の伝熱器管、および、請求項8または請求項9の前文に記載の伝熱器管の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger tube according to the preamble of claim 1 and a method of manufacturing the heat exchanger tube according to the preamble of claim 8 or claim 9.

熱伝達は、冷凍技術および空調技術並びにプロセス技術およびエネルギー技術の多くの分野で行われる。これらの分野では、熱伝達のために管式熱交換器が使用されることが多い。この場合、多くの適用例では、管内面を液状媒体またはガス状媒体が流動し、液状媒体またはガス状媒体は熱流の方向に依存して冷却または加熱される。熱は管内面にある媒体から放出或いは引き出される。   Heat transfer takes place in many areas of refrigeration and air conditioning technology as well as process technology and energy technology. In these fields, tubular heat exchangers are often used for heat transfer. In this case, in many applications, a liquid or gaseous medium flows on the inner surface of the tube, and the liquid or gaseous medium is cooled or heated depending on the direction of the heat flow. Heat is released or extracted from the media inside the tube.

熱放出媒体と熱吸収媒体との間での熱搬送を可能にするには、熱放出媒体の温度が熱吸収媒体の温度よりも高くなければならない。この温度差は駆動温度差と呼ばれる。駆動温度差が大きければ大きいほど、それだけ熱の伝達が多くなる。他方、駆動温度差を小さく保つように努力がはらわれることもある。これにはプロセスの効率に対し利点があるからである。   In order to be able to transfer heat between the heat-releasing medium and the heat-absorbing medium, the temperature of the heat-releasing medium must be higher than the temperature of the heat-absorbing medium. This temperature difference is called a driving temperature difference. The greater the drive temperature difference, the more heat transfer. On the other hand, efforts may be made to keep the drive temperature difference small. This is because there is an advantage to process efficiency.

伝熱面を構造化することにより熱伝達を強化できることが知られている。これによって、平滑な表面の場合よりも伝熱面の単位面積あたりの熱をより多く伝達できることが達成できる。さらに、駆動温度差を小さくさせてプロセスをより効率的に構成することが可能である。金属製の伝熱器管の場合、管壁の材料からフィンまたは同種の要素を成形することによって伝熱面を構造化することが多い。これら一体に成形されるフィンは管壁との固い金属結合をもち、よって熱を最適に伝達させることができる。   It is known that heat transfer can be enhanced by structuring the heat transfer surface. As a result, it is possible to transfer more heat per unit area of the heat transfer surface than in the case of a smooth surface. Furthermore, the process can be configured more efficiently by reducing the driving temperature difference. In the case of metal heat exchanger tubes, the heat transfer surface is often structured by forming fins or similar elements from the tube wall material. These integrally molded fins have a solid metal bond with the tube wall, and thus can transfer heat optimally.

熱交換器の中でしばしば使用されるものは管束式熱交換器である。この装置では、内面と外面の双方を構造化した管がよく使用される。管束式熱交換器用に構造化した熱交換器管は、通常は、少なくとも1つの構造化した領域と、平滑な端部部材と、場合によっては平滑な中間部材とを有している。平滑な端部部材または中間部材は構造化した領域を画成している。管を支障なく管束式熱交換器に取り付けることができるようにするには、構造化した領域の外径は平滑な端部部材および中間部材の外径よりも大きくあってはならない。   A frequently used heat exchanger is a tube bundle heat exchanger. In this apparatus, a tube having a structured inner surface and outer surface is often used. A heat exchanger tube structured for a tube bundle heat exchanger typically has at least one structured region, a smooth end member, and possibly a smooth intermediate member. The smooth end member or intermediate member defines a structured area. In order to be able to attach the tube to the tube bundle heat exchanger without hindrance, the outer diameter of the structured area should not be larger than the outer diameter of the smooth end member and intermediate member.

管の内面には、伝熱特性を改善するために軸線平行なフィンまたは螺旋状のフィンが使用されることがある。フィンを付けることによって管の内表面積が増大する。さらに、フィンを螺旋状に配置すると、管内を流動する媒体の乱れが大きくなり、従って熱伝達が改善される。内側フィンにノッチまたは溝を備えさせることで、管内面に取り付けた軸線平行なフィンまたは螺旋状のフィンの伝熱特性を改善できることは知られている。その例は特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6に見られる。フィンを切り欠くことによって、交互性のフィン高さと横方向の材料突起とを備えた構造がフィン側面部に生じる。この構造は、管内を流動する媒体の乱れを補助的に増大させる。   On the inner surface of the tube, axially parallel fins or helical fins may be used to improve heat transfer characteristics. Adding the fins increases the internal surface area of the tube. Furthermore, if the fins are arranged in a spiral, the turbulence of the medium flowing in the tube is increased, thus improving heat transfer. It is known that by providing the inner fin with a notch or groove, the heat transfer characteristics of an axially parallel fin or a helical fin attached to the inner surface of the tube can be improved. Examples thereof can be found in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6. By notching the fins, a structure with alternating fin heights and lateral material protrusions is created on the fin sides. This structure assists in increasing the disturbance of the medium flowing in the tube.

特に冷凍技術および空調技術の適用例では、部分負荷時での冷凍装置の効率がますます大きな意味を持ってきている。部分負荷時には管内を流動する媒体の速度が著しく減少するため、伝熱媒体の貫流量が減少することがある。このとき伝熱抵抗の大部分が管内面へ転移するので、今日知られている管内面の構造を特に低流動速度に対しさらに改善する必要がある。   In particular, in the application examples of the refrigeration technology and the air conditioning technology, the efficiency of the refrigeration apparatus at the time of partial load has become increasingly significant. Since the speed of the medium flowing in the pipe is significantly reduced at the time of partial load, the through-flow rate of the heat transfer medium may be reduced. At this time, since most of the heat transfer resistance is transferred to the inner surface of the pipe, it is necessary to further improve the structure of the inner surface of the pipe known today, particularly for a low flow rate.

欧州特許第1312885B1号明細書European Patent No. 1312885B1 中華人民共和国特許出願公開第101556124A号明細書China Patent Application Publication No. 101556124A Specification 中華人民共和国特許出願公開第101556125A号明細書China Patent Application Publication No. 101556125A Specification 米国特許第5992513号明細書US Pat. No. 5,992,513 米国特許第6018963号明細書US Pat. No. 6,018,963 米国特許第6412549号明細書US Pat. No. 6,412,549

本発明の課題は、伝熱器管を伝熱特性に関し改良し、この種の伝熱器管の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to improve a heat transfer tube with respect to heat transfer characteristics and to provide a method for manufacturing this type of heat transfer tube.

本発明の特徴は、伝熱器管に関しては、請求項1の構成によって表わされる。さらに、伝熱器管の製造方法に関しては、本発明の特徴は請求項8および請求項9によって表わされる。他の従属項は本発明の他の有利な構成に関わる。   The features of the present invention are represented by the structure of claim 1 with respect to the heat exchanger tube. Furthermore, with respect to the method of manufacturing the heat exchanger tube, the features of the present invention are represented by claims 8 and 9. Other dependent claims relate to other advantageous configurations of the invention.

本発明は、管軸線と、管壁と、管外面と、管内面とを備えた伝熱器管に関わる。管壁から、連続的に延在し且つ軸線平行にまたは螺旋状に周回するように延在する内側フィンが管内面に成形されている。各内側フィンは2つのフィン側面部と1つのフィン先端部とを有している。それぞれ隣接しあっている内側フィンの間には、連続的に延在する溝が形成されている。フィン先端部は規則的な間隔で反復する隆起部を有し、該隆起部は実質的に切頭角錐状の形状を有している。本発明による解決手段によれば、1つのフィン側面部からフィン先端部への移行エッジによって定義される輪郭線に沿って、この領域で前記フィン側面部から連なっている突出部が形成されていることにより、内側フィンのフィン側面部は管の半径方向に盛り上がっている。   The present invention relates to a heat exchanger tube having a tube axis, a tube wall, a tube outer surface, and a tube inner surface. Inner fins are formed on the inner surface of the tube so as to extend continuously from the tube wall and extend in parallel with the axis or spirally. Each inner fin has two fin side surfaces and one fin tip. A continuously extending groove is formed between the adjacent inner fins. The fin tip has a ridge that repeats at regular intervals, and the ridge has a substantially truncated pyramid shape. According to the solution according to the present invention, a projecting portion connected from the fin side surface portion is formed in this region along the contour defined by the transition edge from one fin side surface portion to the fin tip portion. Accordingly, the fin side surface portion of the inner fin is raised in the radial direction of the tube.

この場合、本発明は、管内面での熱伝達を改善するため、管内を流動する媒体の乱れを増大させて、壁付近で媒体内部に形成される薄片状の境界層をかく乱させるという考慮から出発している。このため、管の内表面に特別に成形した構造要素を用い、たとえば付加的な特徴を備えた、軸線平行な内側フィンまたは螺旋状に周回するように延在する内側フィンを用いる。このような特徴とは、フィン先端部に設けた、実質的に切頭角錐状の形状を有している隆起部である。フィン先端部に設けた切頭角錐状の隆起部とは、たとえば空間方向に伸張させたすべての形状(たとえば延べ棒状の形状)をも含むものとする。切頭角錐体の側面は、湾曲した側面またはカバー面として形成されていてもよい。隆起部はフィン延在方向に規則的な間隔で反復している。内側フィンは隆起部の領域で最大フィン高さH2を有している。2つの隆起部の間にあるフィン先端部の領域は相対的な凹部である。そこで内側フィンは最小フィン高さH3を有している。フィン高さはそれぞれ管壁を起点に測ったものである。1つの隆起部から隣の凹部への移行は、切頭角錐状の隆起部の傾斜した側面によって行われる。1つの切頭角錐状の隆起部の、フィン側面部に対し平行に延在している側面は、フィン側面部との継目無しの移行部を形成している。   In this case, in order to improve the heat transfer on the inner surface of the tube, the present invention increases the disturbance of the medium flowing in the tube and disturbs the flaky boundary layer formed in the medium near the wall. Departure. For this purpose, specially shaped structural elements are used on the inner surface of the tube, for example with axially parallel inner fins or additional inner fins that spiral around. Such a feature is a raised portion having a substantially truncated pyramid shape provided at the tip of the fin. The truncated pyramid-shaped raised portion provided at the fin tip includes, for example, all shapes (for example, bar-like shapes) extended in the spatial direction. The side surface of the truncated pyramid may be formed as a curved side surface or a cover surface. The ridges are repeated at regular intervals in the fin extending direction. The inner fin has a maximum fin height H2 in the region of the raised portion. The area of the fin tip between the two ridges is a relative recess. The inner fin then has a minimum fin height H3. Each fin height is measured from the tube wall. The transition from one ridge to the next recess is made by the inclined side of the truncated pyramidal ridge. The side surface of one of the truncated pyramidal ridges extending parallel to the fin side surface portion forms a seamless transition with the fin side surface portion.

媒体の流動速度が低くなると、それに伴って薄片状の境界層が厚くなる。薄片状の境界層の厚さが最大フィン高さとほぼ同じになると、内部構造の乱流増大作用は著しく低下する。内側フィンのフィン先端部に突出部を備えさせると、この望ましくない作用を阻止できることが明らかになった。突出部は1つのフィン側面部の移行エッジにおいてフィン先端部のほうへ延在している。そこで移行領域を多少半径方向に盛り上げるからである。これによりフィン先端部はフィン側面部を起点とする際立った微細構造を得る。換言すれば、突出部の典型的な外観は、切頭角錐状の隆起部の相当数の側面が切頭角錐体の古典的な幾何学的形状をわずかに歪ませたような耳状の形状を半径方向において形成しているというものである。本発明による突出部は、有利な形態では、隆起部の傾斜した角錐体側面部において際立っており、他方これらの突出部は隆起部のカバー面および2つの隆起部の間の領域では際立ちが小さい。   As the flow rate of the medium decreases, the flaky boundary layer increases accordingly. When the thickness of the flaky boundary layer is approximately the same as the maximum fin height, the turbulence increasing action of the internal structure is significantly reduced. It has been found that this undesirable action can be prevented by providing a protrusion at the fin tip of the inner fin. The protrusion extends toward the fin tip at the transition edge of one fin side. This is because the transition region is slightly raised in the radial direction. As a result, the fin tip has an outstanding microstructure starting from the fin side surface. In other words, the typical appearance of the protrusion is an ear-shaped shape where a significant number of sides of the truncated pyramidal ridge slightly distorts the classical geometry of the truncated pyramid. Are formed in the radial direction. The projections according to the invention advantageously stand out in the inclined pyramid side of the ridge, whereas these projections are less prominent in the area between the ridge cover surface and the two ridges. .

これに対し、当初設定されている内側フィンにノッチを備えさせることにより、印刷物米国特許第5992513号明細書から公知の技術水準の設定による構造を生じさせると、ノッチの領域において内側フィンの側面部に横方向の材料突起が生じる。これらの材料突起は、ノッチの深さに応じてフィン側面部に異なる高さで設けられている。しかし、壁までの間隔はフィンの最大高さよりも常に小さい。これらの横方向の材料突起は、薄片状の境界層が管壁からの前記間隔よりも薄い限りは、補助的な乱流を流動に生じさせる。流動速度が小さくなっていって媒体の粘性が増大するに従い、薄片状の境界層が厚くなり、横方向の材料突起の作用が著しく低下する。しかも、このケースでは、材料突起と管壁との間に、流動を、よって熱伝達をほとんど停止させるような領域が形成されることがある。   On the other hand, by providing a notch in the initially set inner fin to produce a structure with a state-of-the-art setting known from US Pat. No. 5,992,513, the side surface of the inner fin in the region of the notch The lateral material protrusions are formed on the surface. These material protrusions are provided at different heights on the fin side surface according to the depth of the notch. However, the distance to the wall is always smaller than the maximum height of the fin. These lateral material projections cause auxiliary turbulence in the flow as long as the flaky boundary layer is thinner than the spacing from the tube wall. As the flow velocity decreases and the viscosity of the medium increases, the flake-like boundary layer becomes thicker and the action of the lateral material projections is significantly reduced. In addition, in this case, an area may be formed between the material projection and the tube wall so as to almost stop the flow and thus the heat transfer.

本発明による解決手段の格別な利点は、フィン先端部の領域に設けた突出部の微細構造が付加的な渦を生じさせ、従って管内を流動する媒体の乱れを増大させることにある。その結果得られる効率増大は、特に流動速度が低いときに顕著になる。というのは、突出部が薄片状の境界層の形成を阻止するからである。従って、突出部により、半径方向にこれら突出部を有していない技術水準から公知の構造の場合よりも、熱伝達が著しく強化される。   A particular advantage of the solution according to the invention is that the microstructure of the protrusions in the region of the fin tip creates additional vortices and thus increases the turbulence of the medium flowing in the tube. The resulting increase in efficiency is particularly noticeable when the flow rate is low. This is because the protrusions prevent the formation of flaky boundary layers. Thus, the protrusions significantly enhance the heat transfer compared to the structure known from the state of the art that does not have these protrusions in the radial direction.

本発明の有利な構成では、1つの切頭角錐状の隆起部の側面部のうち少なくとも1つは凹状に形成されていてよい。これらの側面部は角錐体内部に向けられる湾曲部を有し、これらの湾曲部により、切頭円錐体の側面部で際立って突出するエッジ構造またはより鋭いエッジ構造が形成される。このようなエッジの鋭い構造は層状流動を阻止して付加的に渦の形成を促進させ、伝熱効率を増大させる。   In an advantageous configuration of the invention, at least one of the side portions of one truncated pyramidal ridge may be formed in a concave shape. These side portions have curved portions directed into the inside of the pyramid, and these curved portions form an edge structure or a sharper edge structure that protrudes prominently on the side portions of the truncated cone. Such a sharp-edged structure prevents laminar flow and additionally promotes vortex formation and increases heat transfer efficiency.

有利には、切頭角錐状の隆起部は非対称に形成されていてよい。従って、伝熱特性をさらに最適にするため、非対称性は管内部の流動挙動に対応的に適合していてよい。たとえば、ほとんどの場合層状流動を阻止する角錐体エッジは対応的にエッジを鋭く形成されていてよい。   Advantageously, the truncated pyramidal ridges may be formed asymmetrically. Thus, in order to further optimize the heat transfer characteristics, the asymmetry may be correspondingly adapted to the flow behavior inside the tube. For example, the pyramid edges that most often prevent laminar flow may be correspondingly sharpened.

本発明の有利な実施態様では、切頭円錐状の隆起部は、2つの隆起部の間にある凹部から、該凹部の位置での内側フィンの高さの20%ないし100%だけ突出している。   In a preferred embodiment of the invention, the frustoconical ridge projects from the recess between the two ridges by 20% to 100% of the height of the inner fin at the location of the recess. .

もし隆起部が最小内側フィン高さH3の20%以下だけ凹部から突出していれば、半径方向の突出部は、流動に著しく影響することができるほど際立っていない。最小内側フィン高さH3の100%以上凹部から突出している隆起部は、製造が困難である。その結果、工具が望ましくない荷重を受けてその寿命が短くなるという不具合が生じる。内径が10mmと25mmの間の管の場合、内側フィンの最小高さH3は好ましくは0.20mmないし0.45mmであり、内側フィンの最大高さH2は好ましくは0.35mmないし0.60mmである。この場合、フィン先端部の隆起部は、2つの隆起部の間にある凹部から典型的には0.05mmないし0.20mmだけ突出する。   If the protuberance protrudes from the recess by no more than 20% of the minimum inner fin height H3, the radial protrusion is not so prominent that it can significantly affect the flow. Protrusion that protrudes from the recess by 100% or more of the minimum inner fin height H3 is difficult to manufacture. As a result, there is a problem that the tool is subjected to an undesired load and its life is shortened. For tubes with an inner diameter between 10 mm and 25 mm, the minimum height H3 of the inner fin is preferably 0.20 mm to 0.45 mm and the maximum height H2 of the inner fin is preferably 0.35 mm to 0.60 mm. is there. In this case, the ridge at the tip of the fin typically protrudes from 0.05 mm to 0.20 mm from the recess between the two ridges.

有利には、隆起部の傾角αは最大で120゜である。傾角αとは、切頭角錐状の隆起部の傾斜側面部がフィン先端部と成す角度である。この角度が120゜以上であれば、フィン先端部の隆起部は波形構造を形成し、媒体の流動に十分影響しない。   Advantageously, the angle of inclination α of the ridge is at most 120 °. The inclination angle α is an angle formed by the inclined side surface portion of the truncated pyramid-shaped protruding portion with the fin tip portion. If this angle is 120 ° or more, the raised portion at the tip of the fin forms a corrugated structure and does not sufficiently affect the flow of the medium.

有利な構成では、管外面に外部構造が形成されている。従って、本発明による伝熱器管はその外面に、管外面での熱伝達を強化する構造化部を有している。有利には、外部構造はねじ状に周回するように延在する一体の外側フィンの形状に形成されている。一体とは、成形プロセスで管壁から加工されるようなタイプのフィンを言う。外側フィンによって管の外面が大きくなり、これによって熱伝達が強化される。   In an advantageous configuration, an external structure is formed on the outer surface of the tube. Accordingly, the heat exchanger tube according to the present invention has a structured portion on its outer surface that enhances heat transfer on the tube outer surface. Advantageously, the external structure is formed in the form of an integral outer fin extending around the screw. Monolith refers to a type of fin that is machined from the tube wall in the molding process. Outer fins increase the outer surface of the tube, which enhances heat transfer.

本発明の他の観点は、本発明による伝熱器管の第1の製造方法に関わるもので、以下の方法ステップが実施され、すなわち   Another aspect of the present invention relates to a first method for manufacturing a heat exchanger tube according to the present invention, in which the following method steps are carried out:

a.第1の成形領域において、平滑管の壁を該平滑管の外面上を周回する第1のスピニング工具によって半径方向に成形する方法ステップと、   a. In a first forming region, a method step of radially forming a wall of a smooth tube with a first spinning tool that circulates on the outer surface of the smooth tube;

b.第1の成形領域において、管壁を、管内に位置する第1の圧延マンドレルであって、回転可能に支持され、そのマンドレル外面上に深さT1の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第1の圧延マンドレルによって支持し、その際管壁の材料を第1の圧延マンドレルの溝の中へ押し込むことによって内部構造を形成させる方法ステップと、   b. In the first forming region, the tube wall is a first rolling mandrel located in the tube, which is rotatably supported and has an axially parallel or spiral groove of depth T1 on the outer surface of the mandrel. Supporting the first rolling mandrel, wherein the inner wall is formed by pushing the material of the tube wall into the groove of the first rolling mandrel;

c.第2の成形領域において、平滑管の壁を、平滑管の外面上を周回する第2のスピニング工具によって半径方向に成形する方法ステップと、   c. In the second forming region, a method step of radially forming the wall of the smooth tube with a second spinning tool that circulates on the outer surface of the smooth tube;

d.第2の成形領域において、管壁を、管内に位置する第2の圧延マンドレルであって、同様に回転可能に支持され、そのマンドレル外面上に深さT2の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第2の圧延マンドレルによって支持し、その際管壁の材料と第1の成形領域で形成した内部構造の材料とを第2の圧延マンドレルの溝の中へ押し込むことによって、連続的に延在する軸線平行な内側フィンまたは螺旋状の内側フィンを新たに成形し、この場合第2の成形領域で形成した内側フィンは第1の成形領域で成形した内部構造よりも著しく強く際立っており、第1の成形領域において第1の圧延マンドレルの溝に押し込んだ材料から、内側フィンの先端部に隆起部を形成させる方法ステップと、
が実施され、引張り装置により、前記成形領域を通過する管の軸線方向の搬送が保証される。
d. In the second forming region, the tube wall is a second rolling mandrel located in the tube, which is likewise rotatably supported and has an axis parallel or spiral groove of depth T2 on the outer surface of the mandrel By pressing the material of the tube wall and the material of the internal structure formed in the first forming region into the groove of the second rolling mandrel, with the second rolling mandrel having A continuously extending axially parallel inner fin or spiral inner fin is newly formed, where the inner fin formed in the second forming region is significantly stronger than the inner structure formed in the first forming region. A method step of forming a ridge at the tip of the inner fin from the material that is prominent and pushed into the groove of the first rolling mandrel in the first forming region;
And the tensioning device ensures the axial conveyance of the tube passing through the forming region.

本発明は、上記第1の方法においては、本発明による伝熱器管を製造するため、管の外面に配置されている、互いに間隔をもった少なくとも2つのスピニング工具から成る装置を使用することを前提としている。スピニング工具は、受容部でリング状に位置決めされ且つ回転可能に支持されている複数個のボールまたはローラから成っている。ボールまたはローラを備えた受容部は定置の装置内に収納され、管のまわりに回転することができ、ボールまたはローラは管壁を半径方向に変形させることができる。さらに別個の引張り装置が設けられており、この引張り装置を用いて管を軸線方向にスピニング工具を通じて引張ることができる。   The present invention uses, in the first method, an apparatus comprising at least two spinning tools spaced apart from each other, arranged on the outer surface of the tube, for producing a heat exchanger tube according to the invention. Is assumed. The spinning tool consists of a plurality of balls or rollers which are positioned in a ring at the receiving part and are rotatably supported. The receptacle with the ball or roller is housed in a stationary device and can rotate around the tube, which can cause the tube wall to deform radially. In addition, a separate tensioning device is provided, which can be used to pull the tube axially through the spinning tool.

管を加工するため、スピニング工具を管のまわりに回転させ、管を引張り装置によって軸線方向に引張る。スピニング工具の作業領域では、管壁が異形化した圧延マンドレルによって支持される。   To machine the tube, the spinning tool is rotated around the tube and the tube is pulled axially by a tensioning device. In the working area of the spinning tool, the tube wall is supported by a deformed rolling mandrel.

本発明の他の観点は、本発明による伝熱器管の第2の製造方法に関わるもので、以下の方法ステップが実施され、すなわち、   Another aspect of the invention relates to a second method for manufacturing a heat exchanger tube according to the invention, in which the following method steps are carried out:

a.第1の圧延ステップにより管壁から材料を排除することによってフィン材を獲得し、生じたフィン付き管を圧延力によって回転させ、生じたねじ線状の外側フィンに対応してフィン付き管を前方へ押し出すことにより、第1の成形領域において平滑管の外面にねじ線状に延在する外側フィンを成形し、その際外側フィンを、高さを増大させながら非成形平滑管から成形する方法ステップと、   a. The fin material is obtained by removing material from the tube wall by the first rolling step, the resulting finned tube is rotated by the rolling force, and the finned tube is moved forward in response to the resulting threaded outer fin. A method step of forming an outer fin extending in a threaded manner on the outer surface of the smooth tube in the first forming region by extruding to the outer surface, wherein the outer fin is formed from an unshaped smooth tube while increasing its height. When,

b.第1の成形領域において、管壁を、管内に位置する第1の圧延マンドレルであって、回転可能に支持され、そのマンドレル外面上に深さT1の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第1の圧延マンドレルによって支持し、その際管壁の材料を第1の圧延マンドレルの溝の中へ押し込むことによって内部構造を形成させる方法ステップと、   b. In the first forming region, the tube wall is a first rolling mandrel located in the tube, which is rotatably supported and has an axially parallel or spiral groove of depth T1 on the outer surface of the mandrel. Supporting the first rolling mandrel, wherein the inner wall is formed by pushing the material of the tube wall into the groove of the first rolling mandrel;

c.第2の圧延ステップにおいて、第1の成形領域から間隔をもって位置し且つさらに高さが上昇している第2の成形領域において外側フィンを形成させる方法ステップと、   c. In the second rolling step, a method step of forming outer fins in a second forming region that is located at a distance from the first forming region and that is further raised in height;

d.第2の成形領域において、管壁を、管内に位置する第2の圧延マンドレルであって、同様に回転可能に支持され、そのマンドレル外面上に深さT2の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第2の圧延マンドレルによって支持し、その際管壁の材料と第1の圧延ステップで形成した内部構造の材料とを第2の圧延マンドレルの溝の中へ押し込むことによって、連続的に延在する軸線平行な内側フィンまたは螺旋状の内側フィンを新たに成形し、この場合第2の成形領域で形成した内側フィンは第1の成形領域で成形した内部構造よりも著しく強く際立っており、第1の成形領域において第1の圧延マンドレルの溝に押し込んだ材料から、内側フィンの先端部に隆起部を形成させる方法ステップと、
を実施する。
d. In the second forming region, the tube wall is a second rolling mandrel located in the tube, which is likewise rotatably supported and has an axis parallel or spiral groove of depth T2 on the outer surface of the mandrel By pressing the material of the tube wall and the material of the internal structure formed in the first rolling step into the grooves of the second rolling mandrel, with the second rolling mandrel having A continuously extending axially parallel inner fin or spiral inner fin is newly formed, in which case the inner fin formed in the second forming region is significantly stronger than the inner structure formed in the first forming region. A method step of forming a ridge at the tip of the inner fin from the material that is prominent and pushed into the groove of the first rolling mandrel in the first forming region;
To implement.

本発明は、上記第2の方法においては、本発明による伝熱器管を製造するため、n=3または4個の工具ホールダから成り、これら工具ホールダのそれぞれに、互いに間隔をもって配置される少なくとも2個の圧延工具が組み込まれている装置を使用することを前提としている。各工具ホールダの軸線は管軸線に対し傾斜して延びている。工具ホールダはそれぞれ360゜/nだけずらして管の周囲に配置されている。工具ホールダは半径方向に送り可能である。また工具ホールダは定置の圧延機の中に配置されている。圧延工具は互いに並設された複数個の圧延円板から成り、該圧延円板の径は外側フィンの前進成形率方向に増大している。   In the second method, the present invention consists of n = 3 or 4 tool holders for producing the heat exchanger tube according to the present invention, and at least these tool holders are arranged at intervals from each other. It is assumed that an apparatus incorporating two rolling tools is used. The axis of each tool holder extends with an inclination with respect to the tube axis. The tool holders are each arranged around the tube with a shift of 360 ° / n. The tool holder can be fed in the radial direction. The tool holder is arranged in a stationary rolling mill. The rolling tool is composed of a plurality of rolling disks arranged in parallel to each other, and the diameter of the rolling disk increases in the direction of the forward forming rate of the outer fins.

管を加工するには、周囲に配置されて回転する圧延工具を平滑管に対し半径方向へ送って、平滑管と係合させる。これによって平滑管はその軸線のまわりに回転する。圧延工具の軸線は管軸線に対し傾斜して設置されているので、圧延工具はねじ線状に周回するように延在する外側フィンを平滑管の壁材から成形し、これと同時に、ねじ線状に周回するように延在している外側フィンのピッチに応じて、生じたフィン付き管を前方へ押しやる。各工具ホールダの第1の圧延工具は外側フィンの成形を開始し、各工具ホールダの他の圧延工具は外側フィンの更なる成形を続行する。2つの圧延工具間の間隔は、次の圧延工具の圧延円板が前の工具によって成形された外側フィンの間にある溝の中に係合するように整合されている必要がある。   To machine the tube, a rolling tool arranged around and rotating is fed radially to the smooth tube and engaged with the smooth tube. This causes the smooth tube to rotate about its axis. Since the axis of the rolling tool is inclined with respect to the tube axis, the rolling tool forms an outer fin extending around the threaded wire from the wall of the smooth tube, and at the same time, the threaded wire The generated finned tube is pushed forward according to the pitch of the outer fins extending so as to go around. The first rolling tool in each tool holder begins forming the outer fins, and the other rolling tools in each tool holder continue to further form the outer fins. The spacing between the two rolling tools needs to be aligned so that the rolling disk of the next rolling tool engages in a groove between the outer fins formed by the previous tool.

管軸線に沿って測った、隣り合う2つの外側フィンの中心の間隔は、フィンピッチpと呼ばれる。フィンピッチは通常は0.4mmと2.2mmの間である。外側フィンは好ましくは多条ねじのように周回して延在している。圧延工具の作業領域で管壁は異形化した圧延マンドレルによって支持される。   The distance between the centers of two adjacent outer fins measured along the tube axis is called the fin pitch p. The fin pitch is usually between 0.4 mm and 2.2 mm. The outer fins preferably extend around like a multiple thread. In the working area of the rolling tool, the tube wall is supported by a deformed rolling mandrel.

次に、第1および第2の方法に共通の方法上の観点をさらに説明する。従って、両装置の構成部材は異形化態様が異なる2つの圧延マンドレルである。これらの圧延マンドレルは互いに直列に且つ同軸に棒に装着され、この棒で回転可能に支持されている。これらの圧延マンドレルの共通の軸線は棒の軸線と同一であり、管軸線と一致している。   Next, a method aspect common to the first and second methods will be further described. Therefore, the constituent members of both apparatuses are two rolling mandrels having different profiles. These rolling mandrels are mounted on a bar in series and coaxially with each other, and are rotatably supported by the bar. The common axis of these rolling mandrels is identical to the axis of the bar and coincides with the tube axis.

棒は、第1の方法においては、圧延マンドレルがスピニング工具の作業領域に位置決めされるように、適当な保持装置により固定されている。棒は、第2の方法においては、その他端でもって圧延機自体に固定されている。この棒を用いて圧延マンドレルは圧延工具の作業領域に位置決めされる。この場合、前進成形率方向で最初の圧延マンドレルは、前進成形率方向で最初のスピニング工具または圧延工具の作業領域に位置決めされ、他方前進成形率方向で2番目の圧延マンドレルは、前進成形率方向で次のスピニング工具または圧延工具の作業領域に位置決めされる。2番目の圧延マンドレルの外径は最初の圧延マンドレルの外径よりもいくぶん小さい。   In the first method, the bar is fixed by a suitable holding device so that the rolling mandrel is positioned in the working area of the spinning tool. In the second method, the bar is fixed to the rolling mill itself at the other end. With this bar, the rolling mandrel is positioned in the working area of the rolling tool. In this case, the first rolling mandrel in the forward forming rate direction is positioned in the working area of the first spinning tool or rolling tool in the forward forming rate direction, while the second rolling mandrel in the forward forming rate direction is positioned in the forward forming rate direction. Is positioned in the work area of the next spinning or rolling tool. The outer diameter of the second rolling mandrel is somewhat smaller than the outer diameter of the first rolling mandrel.

圧延マンドレルの異形部は通常は実質的に台形状の複数個の溝から成り、これらの溝は互いに平行に圧延マンドレルの外面に配置されている。最初の圧延マンドレルの溝の傾角をβ1と記す。最初の圧延マンドレルの溝はこの圧延マンドレルの軸線に対し0゜ないし60゜のねじれ角で延在し、深さT1を有している。2番目の圧延マンドレルの溝の傾角をβ2と記す。2番目の圧延マンドレルの溝はこの圧延マンドレルの軸線に対し0゜ないし45゜、好ましくは25゜ないし45゜のねじれ角で延在し、深さT2を有する。2番目の圧延マンドレルの溝の深さT2は、最初の圧延マンドレルの溝の深さT1よりも著しく大きい。圧延マンドレルのねじれ角は、少なくとも40゜の中間角が生じるように選定されている。有利には中間角は70゜と100゜の間である。所望の中間角を実現するため、好ましくは、最初の圧延マンドレルの溝は2番目の圧延マンドレルの溝に対し逆方向である。   The profile of the rolling mandrel usually consists of a plurality of substantially trapezoidal grooves, which are arranged on the outer surface of the rolling mandrel parallel to each other. The inclination angle of the groove of the first rolling mandrel is denoted as β1. The groove of the first rolling mandrel extends at a twist angle of 0 ° to 60 ° with respect to the axis of the rolling mandrel and has a depth T1. The inclination angle of the groove of the second rolling mandrel is denoted as β2. The groove of the second rolling mandrel extends with a twist angle of 0 ° to 45 °, preferably 25 ° to 45 ° with respect to the axis of this rolling mandrel, and has a depth T2. The groove depth T2 of the second rolling mandrel is significantly greater than the groove depth T1 of the first rolling mandrel. The twist angle of the rolling mandrel is selected to produce an intermediate angle of at least 40 °. The intermediate angle is preferably between 70 ° and 100 °. In order to achieve the desired intermediate angle, preferably the grooves of the first rolling mandrel are in the opposite direction to the grooves of the second rolling mandrel.

第1の成形領域において、第1のスピニング工具または第1の圧延工具の半径方向の力によって、管壁の材料を最初の圧延マンドレルの溝の中へ押し込む。これにより、軸線平行な内側フィンまたは螺旋状の内側フィンの形態の内部構造が管の内表面に成形される。管軸線に対し測った内側フィンのねじれ角は、最初の圧延マンドレルの溝のねじれ角に等しい。この第1の成形ステップで形成された内側フィンの、管壁から測った高さH1は、好ましくは0.05mmと0.20mmの間である。従って、この内部構造の際立ちは比較的弱い。第1の成形ステップで形成された内側フィンの高さH1は、最初の圧延マンドレルの溝の深さT1とほぼ同じ大きさであるが、しかしより大きくはない。合目的には、最初の圧延マンドレルの溝を材料で完全に充填するのがよい。この場合には、第1の成形ステップで形成された内側フィンの高さH1は、最初の圧延マンドレルの溝の深さT1と同じ大きさである。   In the first forming region, the radial force of the first spinning tool or first rolling tool forces the tube wall material into the groove of the first rolling mandrel. This forms an internal structure in the form of an axially parallel inner fin or helical inner fin on the inner surface of the tube. The twist angle of the inner fin measured with respect to the tube axis is equal to the twist angle of the groove of the first rolling mandrel. The height H1, measured from the tube wall, of the inner fin formed in this first forming step is preferably between 0.05 mm and 0.20 mm. Therefore, the distinction of this internal structure is relatively weak. The height H1 of the inner fin formed in the first forming step is approximately the same as the groove depth T1 of the initial rolling mandrel, but not greater. Suitably, the first rolling mandrel grooves should be completely filled with material. In this case, the height H1 of the inner fin formed in the first forming step is the same size as the groove depth T1 of the first rolling mandrel.

2番目の圧延マンドレルの外径は、第1の内側フィンの成形後の管の内法の内径よりも小さくなければならない。第1の内側フィンを成形した後の管の内法の内径は、第1の圧延ステップで形成された内部構造の高さH1の2倍を差し引いた最初の圧延マンドレルの外径にほぼ等しい。   The outer diameter of the second rolling mandrel must be smaller than the inner diameter of the inner diameter of the tube after forming the first inner fin. The inner diameter of the tube after forming the first inner fin is approximately equal to the outer diameter of the first rolling mandrel minus two times the height H1 of the inner structure formed in the first rolling step.

第2の成形領域では、他のスピニング工具または圧延工具の半径方向の力によって、管壁の材料と第1の成形領域で形成された内側フィンの材料とを2番目の圧延マンドレルの溝の中へ押し込む。これにより、連続的に延在する軸線平行な内側フィンまたは螺旋状の内側フィンが管の内表面に新たに成形される。この新たに成形した内側フィンの管軸線に対し測ったねじれ角は、2番目の圧延マンドレルの溝のねじれ角に等しい。両圧延マンドレルのねじれ角は、少なくとも40゜の角度を成すように選定されるので、第1の成形ステップで形成された内側フィンの材料は、2番目の圧延マンドレルの異形部によって設定される規則的な間隔で再び変形される。この変形した材料の一部は、第2の成形ステップで形成された内側フィンの先端部において本発明による半径方向の突出部を形成する。第1の圧延ステップで成形された内側フィンの、第2の成形スリップで変形しなかった領域は、第2の圧延ステップで形成された内側フィンの先端部で切頭角錐状の隆起部を形成する。この製造方法により、本発明による半径方向の突出部を切頭角錐状の隆起部の傾斜側面において特に際立たせることが可能になり、他方前記突出部は隆起部の先端部および2つの隆起部の間の領域においては際立ちが少ない。   In the second forming region, the radial force of the other spinning tool or rolling tool causes the tube wall material and the inner fin material formed in the first forming region to move into the groove of the second rolling mandrel. Push into. As a result, continuously extending inner parallel fins or spiral inner fins are newly formed on the inner surface of the tube. The twist angle measured with respect to the tube axis of this newly formed inner fin is equal to the twist angle of the groove of the second rolling mandrel. Since the twist angle of both rolling mandrels is selected to form an angle of at least 40 °, the inner fin material formed in the first forming step is a rule set by the profile of the second rolling mandrel. It is deformed again at regular intervals. A portion of this deformed material forms a radial protrusion according to the present invention at the tip of the inner fin formed in the second molding step. A region of the inner fin formed in the first rolling step that has not been deformed by the second forming slip forms a truncated pyramidal ridge at the tip of the inner fin formed in the second rolling step. To do. This manufacturing method makes it possible to make the radial protrusions according to the invention particularly stand out on the inclined side of the truncated pyramidal ridge, while the protrusions are on the tip of the ridge and on the two ridges. Less noticeable in the area between.

第2の成形ステップで管壁の材料から新たな内側フィンの望ましい成形を可能にするには、2番目の圧延マンドレルの溝の深さT2は、第1の成形ステップで形成された内側フィンの高さH1よりも著しく大きくなければならない。これにより、第2の成形ステップで形成した内側フィンを、第1の成形ステップの内部構造よりも強く際立たせることが可能になる。2番目の圧延マンドレルの溝の深さT2は、新たな内側フィンの目標とする最大高さH2と少なくとも同じ大きさでなければならない。内側フィンの数量と高さに応じては、完成した管の内表面積は非成形平滑管の内表面積を100%以下で上回ることができる。   To allow the desired shaping of the new inner fin from the tube wall material in the second shaping step, the groove depth T2 of the second rolling mandrel is determined by the inner fin formed in the first shaping step. It must be significantly greater than the height H1. Thereby, it becomes possible to make the inner fin formed in the second molding step stand out more strongly than the internal structure of the first molding step. The groove depth T2 of the second rolling mandrel must be at least as large as the target maximum height H2 of the new inner fin. Depending on the quantity and height of the inner fins, the inner surface area of the finished tube can exceed the inner surface area of the non-formed smooth tube by 100% or less.

本発明の有利な構成では、第1の成形領域において形成した内部構造により、該内部構造を備えた管の内表面積を、非成形平滑管の内表面積に比べて少なくとも4%、最大で30%だけ大きくすることができる。従って、この内部構造の際立ちは比較的弱い。   In an advantageous configuration of the invention, the internal structure formed in the first forming region causes the internal surface area of the tube with the internal structure to be at least 4% and at most 30% compared to the internal surface area of the non-formed smooth tube. Can only be enlarged. Therefore, the distinction of this internal structure is relatively weak.

本発明の他の有利な構成では、第2の圧延マンドレルの溝の深さT2は第1の圧延マンドレルの溝の深さT1の少なくとも2.5倍の大きさである。これにより、第2の圧延ステップで形成された内側フィンが第1の圧延ステップの内部構造の高さH1よりも著しく大きい最大フィン高さH2に達することが可能になる。   In another advantageous configuration of the invention, the groove depth T2 of the second rolling mandrel is at least 2.5 times greater than the groove depth T1 of the first rolling mandrel. This allows the inner fin formed in the second rolling step to reach a maximum fin height H2 that is significantly greater than the height H1 of the internal structure of the first rolling step.

本発明の有利な構成では、第1の圧延マンドレルの溝の傾角(開口角)は最大で120゜である。これにより、フィン先端部の切頭角錐状の隆起部の有利な構成が達成できる。そして、課題を解決するための伝熱器管を得ることができる。   In an advantageous configuration of the invention, the groove inclination angle (opening angle) of the first rolling mandrel is at most 120 °. Thereby, the advantageous structure of the raised part of the truncated pyramid shape of a fin front-end | tip part can be achieved. And the heat exchanger tube for solving a subject can be obtained.

フィンと切頭角錐状の隆起部とを備えた管内部構造の、灰色で陰影を強調した斜視図である。It is the perspective view which emphasized the shadow in gray of the pipe | tube internal structure provided with the fin and the truncated pyramid-shaped protruding part. 図1の管内部構造の斜視図である。It is a perspective view of the pipe | tube internal structure of FIG. フィン先端部の切頭角錐状の隆起部の詳細図である。It is a detailed view of a truncated pyramidal ridge at the fin tip. フィンと非対称な切頭角錐状の隆起部とを備えた管内部構造の、灰色で陰影を強調した斜視図である。It is the perspective view which emphasized the shadow in gray of the pipe | tube internal structure provided with the fin and the asymmetrical truncated pyramid-shaped protruding part. 図4の非対称な管内部構造の斜視図である。It is a perspective view of the asymmetric pipe | tube internal structure of FIG. フィン先端部の非対称な切頭角錐状の隆起部の詳細図である。It is detail drawing of the asymmetrical truncated pyramid-shaped protruding part of a fin front-end | tip part. 外面にフィンを取り付けた伝熱器管を内側マンドレルを用いて製造するための装置の図である。It is a figure of the apparatus for manufacturing the heat exchanger tube which attached the fin to the outer surface using an inner mandrel. 外面にフィンを取り付けた伝熱器管を外側の圧延工具と内側マンドレルとを用いて製造するための装置の斜視図である。It is a perspective view of the apparatus for manufacturing the heat exchanger tube which attached the fin to the outer surface using an outer rolling tool and an inner mandrel. 本発明による解決手段により内部熱伝達を改善するための一般技術水準と比較したグラフである。FIG. 5 is a graph compared to the general state of the art for improving internal heat transfer by means of the solution according to the invention.

本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

全図において、互いに対応する部材には同一の参照符号が附してある。   In all the drawings, the members corresponding to each other are given the same reference numerals.

図1は、内側フィン3と切頭角錐状の隆起部34とを備えた伝熱器管1の管内面22の構造の、灰色で陰影を強調した斜視図である。図2は図1の管内部構造の斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of the structure of the tube inner surface 22 of the heat transfer tube 1 having the inner fins 3 and the truncated pyramid-shaped ridges 34 with gray shades emphasized. FIG. 2 is a perspective view of the tube internal structure of FIG.

管内面22には、連続的に螺旋状に周回するように延在する内側フィン3が成形され、この場合各内側フィン3は2つのフィン側面部31と1つのフィン先端部32とを有している。それぞれ互いに隣接しあっている内側フィン3の間には、連続して延在する溝33が形成されている。フィン先端部32は規則的な間隔で反復している隆起部34を有し、これらの隆起部34は実質的に切頭角錐状の形状をもっている(実施例では平面分銅形としている)。内側フィン3のフィン側面部31は、1つのフィン側面部31からフィン先端部32への移行エッジによって定義される輪郭線に沿って盛り上がっている。図3はフィン先端部32に設けた切頭角錐状の隆起部34の詳細図であり、隆起部34は、この領域に、輪郭線に沿ってフィン側面部31から突出するように成形した突出部37を半径方向に備えている。   Inner fins 3 are formed on the inner surface 22 of the tube so as to continuously circulate in a spiral shape. In this case, each inner fin 3 has two fin side portions 31 and one fin tip portion 32. ing. A groove 33 extending continuously is formed between the inner fins 3 adjacent to each other. The fin tips 32 have ridges 34 that repeat at regular intervals, and these ridges 34 have a substantially truncated pyramid shape (in the example, a planar weight). The fin side surface portion 31 of the inner fin 3 swells along a contour defined by a transition edge from one fin side surface portion 31 to the fin tip portion 32. FIG. 3 is a detailed view of the truncated pyramidal ridge 34 provided at the fin tip 32, and the ridge 34 is formed in this region so as to protrude from the fin side surface 31 along the contour line. A portion 37 is provided in the radial direction.

図3において、図示した切頭角錐状の隆起部34の2つの側面部36は凹状に形成されている。これらの側面部36はフィン先端部32の一部でもあり、角錐部内部へ向けられる湾曲部を有し、該湾曲部により、切頭角錐部の側面に、際立って突出しているエッジ構造またはより鋭いエッジ構造が半径方向の前記突出部37の形状で形成されている。フィン先端部32は隆起部34の間では凹部35の形状に構成されている。鋭いエッジ構造は、伝熱特性を向上させるための渦形成を促進させるように作用する。   In FIG. 3, the two side surface portions 36 of the illustrated truncated pyramid-shaped raised portion 34 are formed in a concave shape. These side portions 36 are also part of the fin tip portion 32 and have a curved portion directed toward the inside of the pyramid portion. The curved portion allows the edge structure or A sharp edge structure is formed in the shape of the projection 37 in the radial direction. The fin tip 32 is formed in the shape of a recess 35 between the raised portions 34. The sharp edge structure acts to promote vortex formation to improve heat transfer characteristics.

図4ないし図6も、内側フィン3と切頭角錐状の隆起部34とを備えた伝熱器管1の管内面22の構造を灰色で陰影を強調した斜視図である。図5は図4の管内部構造の斜視図である。図4ないし図6では、切頭角錐状の隆起部34が内側フィン3の縦断面を境として非対称に形成されている。   4 to 6 are perspective views in which the structure of the tube inner surface 22 of the heat exchanger tube 1 including the inner fins 3 and the truncated pyramid-shaped raised portions 34 is gray and the shadow is emphasized. FIG. 5 is a perspective view of the tube internal structure of FIG. In FIG. 4 to FIG. 6, the truncated pyramidal ridges 34 are formed asymmetrically with respect to the longitudinal section of the inner fin 3.

図6でも、図示した切頭角錐状の隆起部34の2つの側面部36は凹状に形成されている。これらの側面部36はフィン先端部32の一部でもあり、角錐部内部へ向けられる湾曲部を有し、該湾曲部により、切頭角錐部の側面に、際立って突出しているエッジ構造またはより鋭いエッジ構造が半径方向の前記突出部37の形状で形成されている。非対称により、管内部の流動状態に対応的に適合する鋭いエッジ構造が半径方向の突出部37によって生じ、渦形成を促進させる。   Also in FIG. 6, the two side surfaces 36 of the truncated pyramid-shaped raised portion 34 shown in the figure are formed in a concave shape. These side portions 36 are also part of the fin tip portion 32 and have a curved portion directed toward the inside of the pyramid portion. The curved portion allows the edge structure or A sharp edge structure is formed in the shape of the projection 37 in the radial direction. Due to the asymmetry, a sharp edge structure correspondingly adapted to the flow conditions inside the tube is created by the radial protrusions 37 to promote vortex formation.

図7は、2つの圧延マンドレル100と200を用いて外面にフィンを形成した伝熱器管1を製造する装置の図である。図8は、外側の圧延工具と図7に対応する内側マンドレルとを用いて、外面にフィンを形成した伝熱器管1を製造する装置の斜視図である。本発明による伝熱器管1の製造方法では、第1の圧延ステップで、圧延円板301から構成された圧延工具300を用いて管壁2から材料を排除することによりフィン材を獲得するようにして、平滑管10の外面の第1の成形領域で、ねじ線状に延在する外側フィン4を成形する。このようにして生じたフィン付き管を圧延力によって回転させ、生じたねじ線状の外側フィン4を前方へ押す。管壁2は、第1の成形領域において、管内にある第1の圧延マンドレル100によって支持される。第1の圧延マンドレル100は回転可能に支持されており、そのマンドレル外面101に、深さT1の、軸線平行な溝または螺旋状の溝を有し、この場合管壁2の材料を第1の圧延マンドレル100の溝の中に押し込むことにより、比較的際立ちが弱い内部構造を形成させる。   FIG. 7 is a diagram of an apparatus for manufacturing the heat exchanger tube 1 in which fins are formed on the outer surface using the two rolling mandrels 100 and 200. FIG. 8 is a perspective view of an apparatus for manufacturing the heat exchanger tube 1 in which fins are formed on the outer surface using the outer rolling tool and the inner mandrel corresponding to FIG. 7. In the manufacturing method of the heat exchanger tube 1 according to the present invention, the fin material is obtained by removing the material from the tube wall 2 by using the rolling tool 300 constituted by the rolled disc 301 in the first rolling step. Thus, the outer fins 4 extending in a thread form are formed in the first forming region on the outer surface of the smooth tube 10. The finned tube thus produced is rotated by a rolling force, and the produced threaded outer fin 4 is pushed forward. The tube wall 2 is supported by a first rolling mandrel 100 in the tube in the first forming region. The first rolling mandrel 100 is rotatably supported and has an axially parallel groove or a spiral groove having a depth T1 on the outer surface 101 of the mandrel. In this case, the material of the tube wall 2 is used as the first rolling mandrel 100. By pushing into the groove of the rolling mandrel 100, an internal structure that is relatively weak is formed.

第2の圧延ステップでは、第1の成形領域から間隔をもって位置し且つさらに高さが上昇している第2の成形領域において、管外面21に外側フィン4を形成させ、この第2の成形領域で管壁2を、管内にあって同様に回転可能に支持され且つそのマンドレル外面201に深さT2の螺旋状の溝を有している第2の圧延マンドレル200によって支持する。その際、管壁2の材料と第1の圧延ステップで形成した内部構造の材料とを第2の圧延マンドレル200の溝の中に押し込むことによって、連続的に延在する内側フィン3を管内面22に新たに成形する。第2の成形領域に形成した内側フィンは、第1の成形領域に形成した内部構造よりもかなり強く際立っている。この内側フィン3の先端の隆起部34は、第1の成形領域において第1の圧延マンドレル100の溝の中へ押し込んだ材料から形成される。   In the second rolling step, the outer fins 4 are formed on the pipe outer surface 21 in the second forming region which is located at a distance from the first forming region and is further increased in height, and this second forming region The tube wall 2 is supported by a second rolling mandrel 200 that is also rotatably supported in the tube and has a helical groove with a depth T2 on its mandrel outer surface 201. At that time, the material of the tube wall 2 and the material of the internal structure formed in the first rolling step are pushed into the groove of the second rolling mandrel 200, so that the continuously extending inner fins 3 are connected to the inner surface of the tube. 22 is newly formed. The inner fin formed in the second molding region stands out considerably stronger than the internal structure formed in the first molding region. The raised portion 34 at the tip of the inner fin 3 is formed from a material that is pushed into the groove of the first rolling mandrel 100 in the first forming region.

図9は、本発明による内部構造の機能的効果を説明するグラフである。内径が16mmの管を例に、平滑管に対する内部熱伝達の改善率が管内を流れる水の速度の関数として図示してある。水の平均温度は9℃である。グラフには、技術水準による管の成績係数と、本発明による内部構造を備えた管の成績係数との双方が図示されている。比較管においては、米国特許第5992513号明細書から引用した技術水準の設定値にしたがった構造が実現されている。これからわかるように、本発明による内部構造は技術水準による管に比べて、2m/s以下の水の速度に対し著しい効率増大を有している。水の速度が1m/s以下ではほぼ40%の効果である。   FIG. 9 is a graph illustrating the functional effect of the internal structure according to the present invention. Taking a tube with an inner diameter of 16 mm as an example, the improvement rate of internal heat transfer to the smooth tube is shown as a function of the speed of water flowing in the tube. The average temperature of water is 9 ° C. The graph shows both the coefficient of performance of the pipe according to the state of the art and the coefficient of performance of the pipe with the internal structure according to the invention. In the comparison tube, a structure according to the set value of the state of the art cited from US Pat. No. 5,992,513 is realized. As can be seen, the internal structure according to the present invention has a significant increase in efficiency for water speeds of 2 m / s or less compared to state-of-the-art tubes. When the water speed is 1 m / s or less, the effect is almost 40%.

1 伝熱器管
2 管壁
21 管外面
22 管内面
3 内側フィン
31 フィン側面部
32 フィン先端部
33 溝
34 隆起部
35 凹部
36 隆起部の側面部
37 突出部
4 外側フィン
10 平滑管
100 第1の圧延マンドレル
101 第1の圧延マンドレルのマンドレル外面
200 第2の圧延マンドレル
201 第2の圧延マンドレルのマンドレル外面
300 圧延工具
301 圧延円板
α 隆起部の傾角
β1 第1の圧延マンドレルの溝の傾角
β2 第2の圧延マンドレルの溝の傾角
T1 第1の圧延マンドレルの溝深さ
T2 第2の圧延マンドレルの溝深さ
A 管軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger tube 2 Tube wall 21 Tube outer surface 22 Tube inner surface 3 Inner fin 31 Fin side surface part 32 Fin tip part 33 Groove 34 Raised part 35 Recessed part 36 Side part of raised part 37 Projection part 4 Outer fin 10 Smooth tube 100 1st Rolling mandrel 101 First mandrel outer surface 200 Second rolling mandrel 201 Second rolling mandrel mandrel outer surface 300 Rolling tool 301 Rolled disc α Tilt angle of raised portion β1 Tilt angle of first rolling mandrel β2 Tilting angle of the groove of the second rolling mandrel T1 Groove depth of the first rolling mandrel T2 Groove depth of the second rolling mandrel A Pipe axis

Claims (12)

管軸線(A)と、管壁(2)と、管外面(21)と、管内面(22)とを備えた伝熱器管(1)であって、
−前記管壁(2)から、連続的に延在し且つ軸線平行にまたは螺旋状に周回するように延在する内側フィン(3)が前記管内面(22)に成形され、
−各内側フィン(3)が2つのフィン側面部(31)と1つのフィン先端部(32)とを有し、
−それぞれ隣接しあっている前記内側フィン(3)の間に、連続的に延在する溝(33)が形成され、
−前記フィン先端部(32)が規則的な間隔で反復する隆起部(34)を有し、
−前記隆起部(34)が実質的に切頭角錐状の形状を有している、
前記伝熱器管(1)において、
1つのフィン側面部(31)から前記フィン先端部(32)への移行エッジによって定義される輪郭線に沿って、この領域で前記フィン側面部(31)から連なっている突出部(37)が形成されていることにより、前記内側フィン(3)の前記フィン側面部(31)が管の半径方向に盛り上がっていることを特徴とする伝熱器管(1)。
A heat exchanger tube (1) comprising a tube axis (A), a tube wall (2), a tube outer surface (21), and a tube inner surface (22),
An inner fin (3) extending continuously from said tube wall (2) and extending parallel to the axis or spirally is formed on said tube inner surface (22);
Each inner fin (3) has two fin sides (31) and one fin tip (32);
A continuously extending groove (33) is formed between the inner fins (3), which are adjacent to each other,
The fin tips (32) have ridges (34) that repeat at regular intervals;
The ridge (34) has a substantially truncated pyramidal shape;
In the heat exchanger tube (1),
A protrusion (37) that continues from the fin side surface (31) in this region along the contour defined by the transition edge from one fin side surface (31) to the fin tip (32). The heat transfer tube (1), wherein the fin side surface portion (31) of the inner fin (3) is raised in the radial direction of the tube by being formed.
1つの切頭角錐状の隆起部(34)の前記側面部(36)のうち少なくとも1つが凹状に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の伝熱器管(1)。   Heat exchanger tube (1) according to claim 1, characterized in that at least one of the side portions (36) of one frusto-pyramidal ridge (34) is formed in a concave shape. 前記切頭角錐状の隆起部(34)が前記内側フィン(3)の縦断面を境として非対称に形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の伝熱器管(1)。   The heat exchanger tube (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the truncated pyramidal ridge (34) is formed asymmetrically with respect to the longitudinal section of the inner fin (3). ). 前記切頭円錐状の隆起部(34)が、2つの隆起部(34)の間にある凹部(35)から、該凹部(35)の位置での前記内側フィン(3)の高さの20%ないし100%だけ突出していることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の伝熱器管(1)。   The frustoconical ridge (34) extends from the recess (35) between the two ridges (34) to the height of the inner fin (3) at the position of the recess (35). Heat exchanger tube (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it projects by% to 100%. 前記隆起部(34)の傾角αが最大で120゜であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一つに記載の伝熱器管(1)。   The heat exchanger tube (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the angle of inclination α of the raised portion (34) is at most 120 °. 前記管外面(21)に外部構造(4)が形成されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一つに記載の伝熱器管(1)。   Heat exchanger tube (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an external structure (4) is formed on the tube outer surface (21). 前記外部構造(4)がねじ状に周回するように延在する一体の外側フィンの形状に形成されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一つに記載の伝熱器管(1)。   Heat transfer according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the external structure (4) is formed in the form of an integral outer fin extending around the screw. Instrument tube (1). 請求項1から5までのいずれか一つに記載の伝熱器管(1)の製造方法において、以下の方法ステップを実施し、すなわち、
a.第1の成形領域において、平滑管(10)の壁を該平滑管の外面上を周回する第1のスピニング工具によって半径方向に成形する方法ステップと、
b.前記第1の成形領域において、前記管壁を、前記管内に位置する第1の圧延マンドレル(100)であって、回転可能に支持され、そのマンドレル外面(101)上に深さT1の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第1の圧延マンドレル(100)によって支持し、その際前記管壁の材料を前記第1の圧延マンドレル(100)の前記溝の中へ押し込むことによって内部構造を形成させる方法ステップと、
c.第2の成形領域において、前記平滑管の前記壁を、前記平滑管の前記外面上を周回する第2のスピニング工具によって半径方向に成形する方法ステップと、
d.第2の成形領域において、前記管壁を、前記管内に位置する第2の圧延マンドレル(200)であって、同様に回転可能に支持され、そのマンドレル外面(201)上に深さT2の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第2の圧延マンドレル(200)によって支持し、その際前記管壁の材料と前記第1の成形領域で形成した前記内部構造の材料とを前記第2の圧延マンドレル(200)の前記溝の中へ押し込むことによって、連続的に延在する軸線平行な内側フィンまたは螺旋状の内側フィンを新たに成形し、この場合前記第2の成形領域で形成した前記内側フィンは前記第1の成形領域で成形した前記内部構造よりも著しく強く際立っており、前記第1の成形領域において前記第1の圧延マンドレル(100)の前記溝に押し込んだ材料から、前記内側フィンの先端部に隆起部(34)を形成させる方法ステップと、
e.引張り装置により、前記成形領域を通過する前記管の軸線方向の搬送を保証する方法ステップと、
を実施する方法。
In the method for manufacturing a heat exchanger tube (1) according to any one of claims 1 to 5, the following method steps are carried out:
a. In a first forming region, a method step of radially forming the wall of the smooth tube (10) with a first spinning tool that circulates on the outer surface of the smooth tube;
b. In the first forming region, the tube wall is a first rolling mandrel (100) located in the tube and is rotatably supported, and is axially parallel to the outer surface (101) of the depth T1. Supported by the first rolling mandrel (100) having a straight groove or a spiral groove, the material of the tube wall being pushed into the groove of the first rolling mandrel (100) A method step for forming an internal structure by:
c. In a second forming region, a method step of radially forming the wall of the smooth tube with a second spinning tool that circulates on the outer surface of the smooth tube;
d. In the second forming region, the tube wall is a second rolling mandrel (200) located in the tube, which is likewise rotatably supported and has an axis of depth T2 on its mandrel outer surface (201). Supported by the second rolling mandrel (200) having parallel or spiral grooves, wherein the material of the tube wall and the material of the internal structure formed in the first forming region are By pressing into the groove of the second rolling mandrel (200), continuously extending axially parallel inner fins or spiral inner fins are newly formed, in this case the second forming region The inner fins formed in step 1 are significantly stronger than the inner structure formed in the first forming region, and are pushed into the grooves of the first rolling mandrel (100) in the first forming region. From I I material, the method step of forming the raised portion (34) at the distal end of the inner fin,
e. A method step of ensuring the axial transport of the tube passing through the forming region by means of a tensioning device;
How to implement.
請求項6または7に記載の伝熱器管(1)の製造方法において、以下の方法ステップを実施し、すなわち、
a.第1の圧延ステップにより管壁から材料を排除することによってフィン材を獲得し、生じたフィン付き管を圧延力によって回転させ、生じたねじ線状の外側フィン(4)に対応して前記フィン付き管を前方へ押し出すことにより、第1の成形領域において平滑管(10)の外面にねじ線状に延在する前記外側フィン(4)を成形し、その際前記外側フィン(4)を、高さを増大させながら非成形平滑管(10)から成形する方法ステップと、
b.前記第1の成形領域において、前記管壁を、前記管内に位置する第1の圧延マンドレル(100)であって、回転可能に支持され、そのマンドレル外面上に深さT1の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第1の圧延マンドレル(100)によって支持し、その際前記管壁の材料を前記第1の圧延マンドレル(100)の前記溝の中へ押し込むことによって内部構造を形成させる方法ステップと、
c.第2の圧延ステップにおいて、前記第1の成形領域から間隔をもって位置し且つさらに高さが上昇している第2の成形領域において前記外側フィン(4)を形成させる方法ステップと、
d.前記第2の成形領域において、前記管壁(2)を、前記管内に位置する第2の圧延マンドレル(200)であって、同様に回転可能に支持され、そのマンドレル外面(201)上に深さT2の軸線平行な溝または螺旋状の溝を有している前記第2の圧延マンドレル(200)によって支持し、その際前記管壁(2)の材料と前記第1の圧延ステップで形成した前記内部構造の材料とを前記第2の圧延マンドレル(200)の前記溝の中へ押し込むことによって、連続的に延在する軸線平行な内側フィンまたは螺旋状の内側フィンを新たに成形し、この場合前記第2の成形領域で形成した前記内側フィンは前記第1の成形領域で成形した前記内部構造よりも著しく強く際立っており、前記第1の成形領域において前記第1の圧延マンドレル(100)の前記溝に押し込んだ材料から、前記内側フィン(3)の先端部に隆起部(34)を形成させる方法ステップと、
を実施する方法。
In the method for manufacturing a heat exchanger tube (1) according to claim 6 or 7, the following method steps are carried out:
a. The fin material is obtained by removing material from the tube wall by the first rolling step, the resulting finned tube is rotated by rolling force, and the fin corresponding to the resulting threaded outer fin (4) is obtained. The outer fin (4) extending in a threaded manner is formed on the outer surface of the smooth tube (10) in the first forming region by pushing the attached tube forward, and the outer fin (4) is A method step of forming from a non-formed smooth tube (10) with increasing height;
b. In the first forming region, the tube wall is a first rolling mandrel (100) located in the tube, which is rotatably supported and has an axially parallel groove of depth T1 on the outer surface of the mandrel or The inner structure is supported by the first rolling mandrel (100) having a spiral groove, in which the tube wall material is pushed into the groove of the first rolling mandrel (100). Forming a method step;
c. In the second rolling step, a method step of forming the outer fin (4) in a second forming region that is located at a distance from the first forming region and that is further increased in height.
d. In the second forming region, the tube wall (2) is a second rolling mandrel (200) located in the tube, which is likewise rotatably supported and is deep on the mandrel outer surface (201). Supported by the second rolling mandrel (200) having a groove parallel to the axis of length T2 or a spiral groove, formed by the material of the tube wall (2) and the first rolling step By pushing the material of the internal structure into the groove of the second rolling mandrel (200), continuously extending axially parallel inner fins or spiral inner fins are newly formed. The inner fin formed in the second forming region stands out significantly stronger than the inner structure formed in the first forming region, and the first rolling mandrel (1 From pushed I material into the groove of 0), the method steps of forming a ridge (34) at the distal end of said inner fin (3),
How to implement.
前記第1の成形領域において形成した前記内部構造により、該内部構造を備えた前記管の内表面積を、前記非成形平滑管(10)の内表面積に比べて少なくとも4%、最大で30%だけ大きくすることを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。   Due to the internal structure formed in the first forming region, the internal surface area of the tube with the internal structure is at least 4% and at most 30% compared to the internal surface area of the non-formed smooth tube (10). 10. A method according to claim 8 or 9, characterized in that it is enlarged. 前記第2の圧延マンドレル(200)の前記溝の前記深さT2が前記第1の圧延マンドレル(100)の前記溝の前記深さT1の少なくとも2.5倍の大きさであることを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。   The depth T2 of the groove of the second rolling mandrel (200) is at least 2.5 times as large as the depth T1 of the groove of the first rolling mandrel (100). The method according to claim 8 or 9. 前記第1の圧延マンドレル(100)の前記溝の傾角が最大で120゜であることを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。   10. A method according to claim 8 or 9, characterized in that the inclination angle of the groove of the first rolling mandrel (100) is at most 120 [deg.].
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